資源簡介

第二節人體的呼吸的第2課時——氣體交換
教材分析：
本章圍繞“人體的物質和能量的轉化”的主題，介紹人體對食物的消化和吸收，以及人體的呼吸、排泄、體內的物質運輸、人體生命活動過程中物質和能量的轉化等生命活動過程。
第二節《人體的呼吸》先介紹人體的呼吸系統由呼吸道和肺兩部分組成，講述肺的結構和功能時，重點講清肺泡的結構、肺泡和其周圍毛細血管的關系，并從肺泡的數量和總面積角度，理解人體肺泡交換氣體的能力。再從呼吸系統具有氣體交換的功能引入呼吸運動和氣體交換的有關知識，呼吸運動解決的是人體外環境與肺泡進行氣體交換的問題，接著要解決的是肺泡與血液之間和血液與組織細胞之間的氣體如何交換問題，無論從知識的完整性來看，還是從能力的培養來看，氣體交換的原理與過程作為本節課的重點。氣體交換中涉及的動脈血和靜脈血的相互轉化以及氧氣和二氧化碳在血液中的運輸為第三節《人體內的物質運輸》學習做了鋪墊和準備。
學情分析：
初二的學生，經過一年的科學學習，其科學探究的意識已經比較清晰，探究過程已基本掌握，為“吸入氣和呼出氣在成分上有什么不同”的活動探究做好了一定的準備。同時，學生通過初一氧氣和二氧化碳的學習，對“吸入氣和呼出氣成分的不同”有一定的感性認識，但要把有關氣體成分認識從感性提高到理性，需要綜合運用各方面的知識，如氧氣的助燃性、二氧化碳的不支持燃燒，還涉及到氣體的收集等課外知識；通過一些日常生活中常見的氣體擴散的例子，學生已知氣體擴散的原理，但氣體在體內的利用和轉化對學生而言是未知的和神秘的。
教學目標：
【科學知識與技能】
（1）了解呼出氣和吸入氣的成分變化
（2）理解肺泡氣體交換和組織氣體交換
（3）理解動脈血和靜脈血的相互轉化
【科學探究】：
（1）通過活動，掌握鑒定氧氣和二氧化碳的簡易方法。
（2）通過設計對照實驗，比較人體呼出氣和吸入氣的成分差異。
（3）通過參與討論，理解動脈血和靜脈血的相互轉化過程。
【科學態度、情感與價值觀】
（1）培養和提高學生的觀察能力、分析能力，推理能力。
（2）培養學生形成“人體是一個統一整體”及“結構和功能相適應”的生物學辯證思想。
【科學、技術與社會的關系】
（1）通過吸入氣和呼出氣的成分差異實驗，讓學生認識到呼吸道對空氣的處理能力是有限的，自覺維護環境中的新鮮清潔。
（2）通過設計氣體交換實驗，明白氣體在血液中的運輸和轉化，讓學生關注自己健康，養成良好的生活習慣。
教學重點難點：
（1）人體內氣體的交換
（2）動脈血和靜脈血的相互轉化
教學器材準備：
集氣瓶、水槽（帶水）、玻璃管、毛玻璃片、洗耳球、燒杯、澄清石灰水、蠟燭、火柴、燃燒匙、花露水、自制動脈血和靜脈血轉化實驗面板
教學活動過程：
教師活動 學生活動 設計意圖
【復習回顧，引入新課】在前一節課中，我們學習了呼吸系統的組成和結構，以及呼吸運動。請問：呼吸系統由哪幾部分組成？呼吸道是空氣進入人體的通道，外界的新鮮空氣經由鼻腔、咽、喉、氣管、支氣管進入肺，在肺的每根細支氣管的末端都有一串氣囊結構，每個氣囊由許多的肺泡構成。請問：肺泡的哪些特點使肺泡適合與血液之間進行氣體交換呢？人體肺泡內氣體與大氣的交換依靠呼吸運動來完成，呼、吸氣時依靠膈肌和肋間肌的活動而產生的，大家把手放在胸部，做腹部上下起伏運動，體驗肋骨收縮、舒張時胸廓的變化以及膈肌運動時胸廓的變化，并填空根據吸氣運動概括呼氣運動 肺、呼吸道、呼吸肌（1）肺泡數量多，表面積大；（2）肺泡壁薄，只有一層上皮細胞吸氣：肋間外肌、膈肌_______→肋骨向上向外移，膈肌頂部下降→導致胸廓前后徑、上下徑________→胸腔容積_______→肺隨之擴張→導致肺內氣壓________大氣壓→外界氣體進入肺泡 肺的結構和功能是上一節學習的重點，是學習本節的基礎，復習提問可以回顧舊知識，引入新知識。呼吸運動也是上節學習重點，在這里通過理論聯系實際的方式讓學生回顧，可以培養形象思維能力，提高知識再現率。
【活動過渡】經過呼吸運動，吸入氣和呼出氣的成分有什么變化？我們主要從氧和二氧化碳兩種氣體的成分變化來進行分析，那我們可以利用氧的哪種性質來比較吸入氣和呼出氣中氧含量的差異呢？實驗前，我們需要先收集吸入氣和呼出氣各一瓶，吸入氣直接采用大氣，提問：如何收集一瓶教室里的空氣？提問：如何收集一瓶呼出氣？【實驗1】在吸入氣和呼出氣中分別放入一支已點燃著的小蠟燭，記錄蠟燭燃燒的時間。提問：對于二氧化碳，我們可以什么試劑進行檢驗？【實驗2】用洗耳球向一支裝有澄清石灰水的試管中鼓入大氣，通過玻璃管向另一支裝有澄清石灰水的試管中吹氣，觀察澄清石灰水發生什么變化？ 氧氣和二氧化碳含量發生變化利用氧氣具有助燃性取一瓶事先裝滿水的集氣瓶，倒出其中的水，則瓶內為教室里的空氣呼出氣用排水法收集在集氣瓶內事先裝滿水，倒扣在裝有水的水槽中，通過導管緩慢向集氣瓶內吹氣，可以看到集氣瓶內水面下降，直至瓶口有氣泡向外冒出，證明已經收集滿了，在水下用毛玻璃片蓋好拿出水面現象：呼出氣中蠟燭哦燃燒的時間短結論：呼出氣中氧含量比吸入氣中氧含量少澄清石灰水檢驗二氧化碳現象：通入空氣澄清石灰水沒有明顯變化；通入呼出氣澄清石灰水變渾濁結論：呼出氣中二氧化碳的含量明顯高于吸入氣中二氧化碳含量 從學生的感性認識入手，在七年級知識的基礎上，提出實驗的科學依據。對于吸入氣的收集，學生需要一定的點撥，大多數學生認為只要打開集氣瓶就是教室里的空氣。排水收集法是九年級知識，學生在生活技能和點撥下可以完成實驗。設計對照實驗，培養學生觀察實驗現象，分析實驗數據，得出實驗結論的能力。
【體驗】：氣體擴散作用原理外界新鮮空氣進入肺泡，肺泡與血液之間進行氣體交換，那么氣體交換要遵循什么原則呢？這里我們通過一個小活動來體驗氣體交換所要遵循的原則。我手上有一瓶花露水，現在我在教室中間位置向上噴三下，如果呆會你聞到氣味了，請馬上舉手，如果暫時沒有聞到的同學，請有點耐心等待，直至聞到后舉手。任何一種氣體總是會遵循這么一種原則，即總是由濃度高的地方向濃度低的地方擴散，直至平衡位置，這是氣體的擴散作用。人體內的氣體交換，也是通過擴散闊用來完成的。 舉手的順序大體以噴的位置為中心向四周散開 通過一個小體驗明白氣體擴散作用原理，結合學生生活體驗，鼓勵學生理論聯系實際，用理論理解生活。
外界的新鮮空氣進入肺泡，由于氧氣濃度較大，順著濃度差，氧氣的流向是從肺泡擴散至肺泡處毛細血管，那么，當氧氣進入肺泡處毛細血管后，血液的性質是否會發生變化呢？【演示1】這里有A、B、C三支試管，A、B試管中的血液為暗紅色，C試管中的血液為鮮紅色，（打開氧氣流）現在向A試管血液中通入氧氣，來模擬氧氣從肺泡進入肺泡處毛細血管，請大家觀察A試管血液的顏色變化。解釋：氧氣進入血液，與血液中的血紅蛋白結合形成氧合血紅蛋白。實驗前老師往A試管血液中通入二氧化碳，二氧化碳與血紅蛋白結合導致血液為暗紅色。提問：在將氧氣通入后，二氧化碳是否擴散出來呢？用澄清石灰水檢驗二氧化碳肺泡和肺泡處毛細血管的氣體交換，我們稱之為肺泡氣體交換，經過該處的氣體交換以后，血液變成含氧多、顏色鮮紅的動脈血。 以B試管為對照，A試管的血液由暗紅色變為鮮紅色澄清石灰水變渾濁，說明血液中的二氧化碳已經擴散出來了。 顏色的鮮明變化不僅能加深對知識的理解，還能引起學生的注意，并提高知識的課后再現率！用澄清石灰水檢驗二氧化碳，訓練學生思維的縝密！
【提問】：動脈血經過血液循環流到組織處毛細血管，它會如何被利用呢？在前面的學習中，我們知道氧氣的最終去向是進入組織細胞，氧化分解有機物并轉變為二氧化碳，所以我們知道在組織細胞和組織處毛細血管之間，也會進行氣體交換，氧氣從組織處毛細血管進入組織細胞，二氧化碳從組織細胞進入組織處毛細血管，經過這樣的氣體交換，血液的性質又會發生什么改變呢？【演示2】與B試管中血液對照，C試管中血液為鮮紅色，現在向C試管中通入二氧化碳，請大家注意觀察C試管中血液顏色的變化。二氧化碳通入后，血液中的血紅蛋白在二氧化碳濃度較大情況下與氧分離，血液變成含二氧化碳多、顏色暗紅的靜脈血。這種組織細胞與組織處毛細血管之間進行的氣體交換，我們稱之為組織氣體交換。 C試管中血液與B試管中血液顏色幾乎相同，為暗紅色 培養學生的觀察能力以及分析、比較、歸納能力
【提問】：請問，剛才經過組織氣體交換后得到的暗紅色的靜脈血若再次流經肺泡處毛細血管，血液能否重新轉變為鮮紅色的動脈血呢？【演示3】關閉A止水夾，打開氧氣流，進入C試管中，觀察C中血液顏色變化。 C中血液顏色由暗紅色重新變成鮮紅色，即再次轉化為動脈血。 培養學生從局部到整體，有感性到理性，體驗人體時一個統一的整體
請問這節課你學到了什么？還有什么疑問嗎？ 復習整理、代表發言。 訓練學生的歸納能力，同時訓練學生提出問題的能力！
【課堂練習】書本p127頁8、9、10三題練習 配合課堂內容，加深理解，形成記憶。
【課外思考】書本p126頁中提到呼出氣和吸入氣成分的檢驗中，課堂上的實驗只能說明吸入氣比呼出氣含有較多的氧和較少的二氧化碳，并不能提供準確的數據，你能否把實驗改進，以便測量到精確的結果？ 培養學生根據課題收集資料的能力；培養學生設計實驗、觀察、記錄和得出實驗結論的能力。
課后反思:
新課程倡導從學生和社會發展的需要出發，發揮學科自身的優勢，將科學探究作為課程改革的突破口，激發學生的主動性和創新意識，刺進學生積極主動的學習。教育家陶行知說過：“要創造，你在用腦的時候，同時用手去實驗；用手的時候同時非用腦去想不可，手和腦在一起干，是創造教育的開始；手腦雙全，是創造教育的目的。”在本課教學中，充分利用教材的特點，通過創設探究情景，緊緊抓住實驗探究這個突破口，讓學生通過親身的探究活動，去體驗探究的過程，從而達到對呼出氣和吸入氣的成分差異的認識和理解，更重要的是通過改變教材中講解部分的知識點，通過自制教具，將動脈血和靜脈血的相互轉化直觀的展示在學生面前，通過探究活動，培養學生在學習過程中的探究意識、探究能力和相互協作的精神，從而全面提升學生的科學素養。課堂中能讓學生思考的、能讓學生觀察的、能讓學生表述的、能讓學生動手的、能讓學生總結的都讓學生自己去嘗試，給學生提供了靈活地運用所學知識技能、方法手段進行創新思維和實踐活動的機會，從而有利于學生創新精神和創新能力的培養。
專家點評：蘇可兒（余姚市骨干教師）
本節課通過復習呼吸系統的組成與結構，讓學生在溫故而知新的基礎上自然過渡到新課。教學過程中通過不斷設計問題、學生小組討論、層層啟發、點撥、感受體驗，激發學生的思維，培養學生的合作意識與參與欲望，例：用自己的手放在胸部感受體驗肋骨收縮、舒張時胸廓的變化以及膈肌運動時胸廓的變化、用聞花露水的先后感受氣體的擴散等。讓學生比較知識點的區別，設計對比、對照實驗，很好地培養了學生觀察分析、比較、歸納能力，嚴謹的科學態度。這節課最大的亮點是設計了三個創新演示實驗，展示了氣體交換后血液明顯的顏色變化，改變了以往用圖片、視頻、傳統的講述的方法，用鮮明的、真實的實驗來反應給學生，大大激發了學生的學習興趣，將抽象的知識具體化，加深了對知識的理解與掌握，很好地突破了重難點，最大限度地發揮了實驗的功能。

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